Kubernetesセキュリティの攻防実戦と防禦戦略

はじめに

Kubernetesは現代のクラウドネイティブアーキテクチャにおいて不可欠な技術ですが、その柔軟性と拡張性に伴い、セキュリティリスクも多様化しています。本記事では、Kubernetesのセキュリティメカニズムを深く掘り下げ、攻撃シナリオの実例を通じて脆弱性の原理と防禦策を解説します。CNCF（Cloud Native Computing Foundation）が推進するKubernetesのセキュリティベストプラクティスを基盤に、実務での導入と運用に必要な知識を體系的に整理します。

技術的背景とセキュリティメカニズム

Kubernetesセキュリティの基本構造

Kubernetesのセキュリティは、**認証（Authentication）→ 授権（Authorization）→ 准入制御（Admission Control）**の3層構造で設計されています。

• 認証：OIDC、サービスアカウントトークン、クライアント証明書などによるユーザーの検証
• 授権：RBAC（Role-Based Access Control）やNode認証を用いた操作権限の制御
• 准入制御：Pod Security Admission（PSA）やKyvernoなどのポリシーで危険な操作を阻止

セキュリティ制御の特徴

• hostPathボリュームのリスク：ノードのファイルシステムにアクセス可能となり、情報漏洩や権限昇格の可能性が生じる
• サービスアカウントトークンの利用：Pod內にトークンがマウントされ、未認証の操作を可能にする
• 命名空間の隔離：PSAポリシーは命名空間単位で適用され、標識（label）の操作で制限を解除可能

攻撃シナリオと実踐的な脆弱性

ケーススタディ：hostPathボリュームの制限迴避

開発者がdev命名空間で日誌読み取りアプリをデプロイしようとした際、hostPathボリュームの使用がPod Security Admission（PSA）によって拒否されました。この制限は、ノードリソースへのアクセスを防ぐための設計ですが、攻撃者は以下の手順で迴避を試みます。

1. サービスアカウントトークンの取得：arbback-managerサービスアカウントのトークンをkubectl execで抽出し、JWTをデコードして権限情報を取得
2. 権限の拡張：ns-adminロールを定義し、escalate特権で開発者アカウントにRoleBindingを割り當てて権限を昇格
3. PSAポリシーの迴避：dev命名空間のpod-security.kubernetes.io/enforceラベルを削除し、PSA制限を解除

セキュリティの弱點と攻撃ベクトル

• RBACの脆弱性：system:mastersグループの憑証はRBACを無視し、クラスタ全體の管理権限を保持
• ネットワークの不備：externalIPsサービスの不適切な設定により、IPTablesルールを操作して流量を劫持
• Secretの管理不足：トークンやパスワードがSecretとして保存されても、Pod內のファイルや環境変數に直接露出する可能性

安全な運用と防禦戦略

セキュリティ強化のベストプラクティス

1. 最小権限の原則：サービスアカウントに必要な権限のみを付與し、RBACでアクセスを制限
2. 命名空間の隔離：高権限のサービスは専用の命名空間に配置し、開発者環境と分離
3. ネットワークポリシーの導入：default denyを設定し、非必要な通信を遮斷
4. 准入制御の強化：KyvernoやOPAを導入し、ポリシー違反を自動ブロック

クラスタ管理のベストプラクティス

• クラスタ憑証の管理：admin.confやsuper-admin.confは厳密なアクセス制御を実施
• CVEの対応：CVE-2022-8554のような外部IPサービスの脆弱性は、非必要機能を無効化し、Admission Controllerで制限
• セキュリティツールの活用：CNCFが推奨するセキュリティツールやSIG Securityのリソースを活用

結論と実務での導入

Kubernetesのセキュリティは、設計段階からの慎重な構築が不可欠です。攻撃シナリオを理解することで、防禦策の設計がより具體的になります。実務では、最小権限の原則、ネットワークの隔離、自動化された准入制御を組み合わせることで、クラスタの安全性を高めることができます。CNCFのコミュニティやSIG Securityのリソースを活用し、継続的なセキュリティの強化を推進してください。